基于110KV變電站電氣一次設(shè)計(jì)的分析

周晴晴

摘要：變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用，直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電氣主接線是變電站設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。電氣主接線的擬訂接關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。

關(guān)鍵詞：變電站；一次設(shè)計(jì)；主接線；變壓器

1 變電站的作用及重要性

變電站的主要作用就是在高低壓之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，有些變電站是將發(fā)電廠發(fā)出的電壓進(jìn)行升壓，這樣有利于電能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)耐瑫r(shí)還能夠降低輸電時(shí)在線路上的損耗；其他一些變電站是將高壓轉(zhuǎn)換成低壓再傳輸給用戶端。

變電站中最重要的設(shè)施是變壓器，它能夠?qū)⒆冸娬窘邮艿母唠妷哼M(jìn)行變換，轉(zhuǎn)換成用戶使用的安全電壓。除了變壓器之外，變電站中的設(shè)備還有控制開閉電路的開關(guān)設(shè)備、互感器、母線、儀表、調(diào)度通信裝置、防雷保護(hù)裝置和繼電保護(hù)裝置等。

110kV變電站是直接面向用戶的，因此其數(shù)量較多，分布也較廣。因此在對(duì)變電站進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其經(jīng)濟(jì)性、靈活性以及可靠性，這樣才能夠在某個(gè)區(qū)域內(nèi)減少變電站所在單位的投資，且能夠靈活地應(yīng)對(duì)各種停電需求和電網(wǎng)故障，還能夠提高該區(qū)域內(nèi)供電的可靠性。

2 關(guān)于變電站主接線設(shè)計(jì)分析

2.1 合理設(shè)計(jì)單母線接線

一般情況下，110KV變電站的電源進(jìn)線都是將兩路線路同時(shí)鑲嵌到110KV電網(wǎng)系統(tǒng)中，其中包括一條主接線與一條備接線，而且在高壓的側(cè)端主接線通常采用的是單母線接線設(shè)計(jì)，在低壓的側(cè)端接線則是采用單母線兩分段旁母接線方式。

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種接線設(shè)計(jì)可以充分保證供電質(zhì)量以及供電的可靠穩(wěn)定性，更為重要的是，就算是在110KV變電站主電源斷電的條件下，高壓側(cè)端備接線也同樣能夠自動(dòng)恢復(fù)其供電功能。不過這種方式有一個(gè)很大的弊病就是由于它需要配備很多的高壓設(shè)備，無疑會(huì)投入大量的資金方可進(jìn)行，這樣會(huì)給電力系統(tǒng)帶來龐大的經(jīng)濟(jì)壓力。

2.2 接線方式設(shè)計(jì)

（1）單母線接線：單母線分段部位的接線必須處于變電站低壓側(cè)主接線方向上，同時(shí)考慮變電站高壓側(cè)主接線，能夠在保證電力系統(tǒng)靈活可靠運(yùn)行的同時(shí)，提高供電的可靠性，有著良好的應(yīng)用效果。但是由于接線位置處于變壓器兩側(cè)，會(huì)接觸大量的高壓設(shè)備，占地面積較大，而且成本投入較高。

（2）內(nèi)橋接線：內(nèi)橋接線屬于終端變電站最為常用的一種主接線方式，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：斷路器數(shù)量少、線路故障操作簡便、系統(tǒng)接線清晰、保護(hù)配置與整定簡單。當(dāng)送電線路出現(xiàn)問題時(shí)，僅僅需要將故障位置的斷路器斷開便可以切除故障區(qū)段，不影響整體線路的運(yùn)行。為此，建議110kV在電氣設(shè)計(jì)上，應(yīng)當(dāng)盡量采用內(nèi)橋主接線的方式，這樣有利于提高系統(tǒng)的供電可靠性。

（3）線路變壓器組接線：即線路和變壓器直接相連，屬于最為簡單的接線方式，優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備數(shù)量少，操作簡單，而且成本較低，但是在靈活性和可靠性方面同樣較低。

3 變壓器的選擇

3.1 變壓器的選擇

在變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。《35～110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等條件綜合考慮確定。在有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，可裝設(shè)兩臺(tái)以上主變壓器。裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺(tái)時(shí)，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于60%的全部負(fù)荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷。具有三種電壓的變電所，如通過主變壓器各側(cè)線圈的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，主變壓器宜采用三線圈變壓器。主變壓器臺(tái)數(shù)和容量直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。由負(fù)荷計(jì)算，可知，本變電站遠(yuǎn)景負(fù)荷PM=32.95MVA，裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，每臺(tái)變壓器額定容量按下式選擇

SN=0.6PM=0.6×32.95=19.77MVA

故可選擇兩臺(tái)型號(hào)為SSZ9—20000/110的變壓器。

20000/46700*100%=61.0%

當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，即使不考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力，也能保證對(duì)61.0%的負(fù)荷供電。

3.2 變壓器的臺(tái)數(shù)

在城網(wǎng)變電站中通常都配有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的主變，這是因?yàn)楫?dāng)某一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，可以將其上的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)變壓器上，以確保電力系統(tǒng)能夠正常供電。對(duì)于110kV變電站而言，在滿足相同供電能力以及供電可靠性的前提下，應(yīng)當(dāng)安裝幾臺(tái)變壓器更為合理，則需要按照該區(qū)域的具體供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、運(yùn)行方式等等進(jìn)行確定，同時(shí)還需要考慮經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性這兩大原則，具體內(nèi)容如下：其一，確定主變?nèi)萘俊Ｔ诳傌?fù)荷一定時(shí)，當(dāng)停止其中某一臺(tái)變壓器，要求供電能力保持不變；其二，變壓器自身的容量上限；其三，變壓器的實(shí)際占地編輯。由于110kV變電站多位于市區(qū)，而市區(qū)本身面積比較有限，為此，節(jié)約變壓器的占地面積就顯得尤為重要。而安裝三臺(tái)變壓器顯然要比兩臺(tái)占地面積大；其四，設(shè)備投資。當(dāng)采用高壓有斷路的接線方式時(shí)，通常都會(huì)使用SF6斷路器，而采用T接線方式或是線路變壓器組接線方式時(shí)，則需要建設(shè)出線間隔，這樣一來投資勢必會(huì)有所增大；其五，短路電流水平。

4 110kV變電站接地技術(shù)設(shè)計(jì)方案分析

對(duì)于變電站而言，在110kV變電站部分電氣一次設(shè)計(jì)作業(yè)的過程當(dāng)中，接地的核心目的在于：確保電氣設(shè)備正常工作，或?yàn)榱吮苊馊松戆踩艿接|電因素的影響，而將電氣設(shè)備的部分元件與地面進(jìn)行可靠的電氣連接。通過接地處理的方式，還可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的價(jià)值：第一，避免人身接觸電氣設(shè)備而產(chǎn)生的觸電問題；第二，避免電器設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)機(jī)械性損傷方面的問題；第三，防止電氣設(shè)備出現(xiàn)機(jī)械性損壞方面的問題，并杜絕火災(zāi)、爆炸等次生災(zāi)害問題的發(fā)生。在現(xiàn)階段的技術(shù)條件支持下，110kV變電站電氣設(shè)備常態(tài)意義上的工作接地裝置主要包括以下兩個(gè)部分：第一是接地線，第二是接地體。其中，對(duì)于接地體而言，多采取角鋼作為原材，將尖端部位進(jìn)行削減，并打入地中。而對(duì)于接地線而言，則多采取圓鋼或扁鋼作為材料，以保障性能發(fā)揮的有效。在變電站電氣一次設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，多圍繞變電所周圍進(jìn)行接地體的敷設(shè)作業(yè)。同時(shí)，對(duì)于高壓配電室以及低壓配電室而言，均需要設(shè)置兩處接地體的連通。還需要特別注意的一點(diǎn)是：相對(duì)于變壓器室而言，還需要將其會(huì)同高壓配電室、低壓配電室，在室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行接地體的連接，形成統(tǒng)一的接地整體。

5.電氣設(shè)備布置

在110kV變電站中電氣設(shè)備的布置，整體形式分為室內(nèi)布置和室外布置，兩種布置形勢各有特點(diǎn)。室內(nèi)布置對(duì)于整體系統(tǒng)的維護(hù)效果較好，但是投入較大，適合小型的變電站設(shè)計(jì)。室外布置比較清晰，投入成本較低，線路橫行分布較大，適合大型的變電站。變電器等電氣設(shè)備的布置要遵循因地制宜合理的原則。在布置上要根據(jù)實(shí)際情況、現(xiàn)場環(huán)境、經(jīng)濟(jì)成本等因素綜合考慮，再進(jìn)行選擇，選擇最可靠最安全的布置方案，以保證整體設(shè)計(jì)的可靠性和安全性。

6 結(jié)語

變電站是整個(gè)電力系統(tǒng)中最為重要的組成部分之一，也是電網(wǎng)的主要監(jiān)控點(diǎn)，其運(yùn)行質(zhì)量的優(yōu)劣，直接關(guān)系到供電質(zhì)量。變電站是由諸多一次設(shè)備組成，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須合理選擇好一次設(shè)備，這是確保變電站安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：常州市常能電力工程咨詢有限公司）